اثر افزودن AlN بر رفتار سینتر بدون فشار و خواص مکانیکی، ریزساختاری و خواص حرارتی نانوکامپوزیت ZrB۲-SiC

کامپوزیت­های سرامیکی ZrB۲-۲۰ vol.%SiC از پودرهای خام تجاری موجود بوسیله فرآیند سینتر بدون فشار در دمای ۲۱۰۰ درجه­ سانتی­گراد برای یک ساعت تحت اتمسفر آرگون تهیه شدند. همچنین AIN در مقادیر ۰, ۵, ۱۰, ۱۵ و ۲۰ درصد حجمی به عنوان  تقویت کننده  به آن­ها اضافه شد. به منظور اختلاط بهتر، پودرها به مدت یک ساعت تحت آسیای سیاره ای با گلوله و محفظه از جنس کاربید تنگستن قرار گرفتند، سپس تحت پرس هیدرولیک به قرص تبدیل شدند. قرص­ها ابتدا پیرولیز و سپس سینتر شدند. مورفولوژی و ریزساختار نمونه­ها بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخص و همچنین آنالیز فازی XRD جهت تعیین نوع فازها بکار گرفته شد. آزمایش­ها سختی سنجی، آنالیز حرارتی و چقرمگی شکست از نمونه­ها به­عمل آمد. انقباض نمونه­ها قبل و بعد از فرآیند سینتر اندازه گیری شد. مشخص شد که با افزودن AIN به کامپوزیت ZrB۲-SiC چقرمگی شکست، دانسیته نسبی، انقباض و سختی افزایش یافت. اندازه ذرات و تخلخل همزمان با افزودن AlN کاهش چشمگیری داشت. افزودن AIN تا ۱۰% حجمی، چقرمگی شکست، دانسیته نسبی و سختی را به­ترتیب تا ۸۷/۳ مگاپاسکال در مجذور متر، ۹۸% و ۸/۱۴ گیگاپاسکال برای نمونه ی ZrB۲-۲۰ vol.% SiC -۱۰ vol.% AIN افزایش داد. افزایش مقدار بیشتر AIN نه تنها خواص مکانیکی را افزایش نداد، بلکه بدلیل برهم کنش فازهای موجود، باعث کاهش این خواص شد. همچنین رفتار حرارتی از دمای محیط تا ۱۳۰۰ درجه سانتی­گراد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزودن AIN ، نفوذ حرارتی و هدایت حرارتی نانوکامپوزیت را کاهش می­دهد که این امر احتمالا بخاطر ریزدانه شدن ساختار با ورود AIN است.